本文關(guān)鍵詞：基于磁彈效應(yīng)的鋼纜索應(yīng)力測(cè)量方法研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：鋼索具有自身重量輕、柔軟性能好、抗拉強(qiáng)度高、負(fù)載傳遞距離長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),已廣泛應(yīng)用于橋梁、建筑、牽引機(jī)械備等工業(yè)領(lǐng)域中。作為這些結(jié)構(gòu)中的重要承力構(gòu)建,索力的大小是評(píng)價(jià)其健康狀況的重要指標(biāo)。傳統(tǒng)的索力測(cè)量方法例如液壓法、壓力傳感器等由于無(wú)法針對(duì)在役鋼索實(shí)現(xiàn)索力測(cè)量和監(jiān)測(cè),已逐漸被新興索力測(cè)量方法代替�；诖艔椥�(yīng)的索力測(cè)量技術(shù)具有動(dòng)態(tài)響應(yīng)好、測(cè)量精度高、傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、使用壽命長(zhǎng)、易校準(zhǔn)等優(yōu)點(diǎn),越來(lái)越廣泛的運(yùn)用于國(guó)內(nèi)外橋梁鋼索索力測(cè)量/監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。然而傳統(tǒng)的磁彈索力傳感器結(jié)構(gòu)在運(yùn)用于在役鋼索索力測(cè)量時(shí)存在安裝困難和不易統(tǒng)一標(biāo)定的問題,而且傳感器參數(shù)的選取還存在一定的盲目性。針對(duì)現(xiàn)有的傳感器存在的不足,提出合理的傳感器參數(shù)設(shè)計(jì)依據(jù)以及提出新型的傳感器結(jié)構(gòu)甚至評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)具有重要的實(shí)用價(jià)值和意義。本文在總結(jié)目前國(guó)內(nèi)外磁彈索力測(cè)量技術(shù)尚存的不足之處的基礎(chǔ)上,優(yōu)化了磁彈傳感器的磁化工作點(diǎn)以及激勵(lì)信號(hào)的波形和頻率的選取并在單旁路磁彈傳感器設(shè)計(jì)上實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化工作,提出了柔性磁彈傳感器和放置式磁彈索力傳感器結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)了磁彈索力測(cè)量的激勵(lì)系統(tǒng)、信號(hào)調(diào)理模塊以及后處理方法,系統(tǒng)的針對(duì)各個(gè)傳感器開展了索力測(cè)量試驗(yàn),具體內(nèi)容如下:1.根據(jù)現(xiàn)有的磁彈索力測(cè)量技術(shù)現(xiàn)狀以及磁彈傳感器結(jié)構(gòu),分析其存在的不足之處,確立了本文的研究目的。2.從鐵磁性材料的基本特性入手,分析了鐵磁體的磁致伸縮效應(yīng),根據(jù)熱力學(xué)平衡條件,從能量的角度探究了鋼索的磁彈效應(yīng)機(jī)理,闡明基于磁彈效應(yīng)的索力測(cè)量方法。3.通過實(shí)驗(yàn)獲得鋼索在50MPa和100MPa應(yīng)力下的初始磁化曲線,得出磁化工作點(diǎn)選取應(yīng)該使鋼索處于近飽和磁化區(qū),根據(jù)鋼索的鐵磁特性提出應(yīng)使用方波信號(hào)作為激勵(lì)源。建立了二維軸對(duì)稱套筒式磁彈索力傳感器仿真模型,分析了鋼索中磁感應(yīng)強(qiáng)度分布,優(yōu)化了套筒式磁彈傳感器線圈參數(shù)設(shè)計(jì)并根據(jù)模型參數(shù)研制了套筒式磁彈索力傳感器,通過驗(yàn)證試驗(yàn)了模型的正確性,結(jié)果表明鋼索相對(duì)磁導(dǎo)率和索力成線性關(guān)系。4.設(shè)計(jì)了磁彈索力測(cè)量系統(tǒng),其中測(cè)量系統(tǒng)的激勵(lì)模塊采用MAX038芯片設(shè)計(jì)方波信號(hào)發(fā)生器,通過TDA2050音頻芯片實(shí)現(xiàn)功率放大;信號(hào)調(diào)理模塊主要涉及對(duì)感應(yīng)信號(hào)的前置放大和濾波處理,放大電路基于AD620芯片設(shè)計(jì)并在輸入引腳并聯(lián)旁路電容實(shí)現(xiàn)了前置濾波處理;設(shè)計(jì)了完整的后處理軟件實(shí)現(xiàn)了對(duì)信號(hào)的低通濾波、零線調(diào)整和積分處理。研制了三種可重構(gòu)的磁彈索力傳感器:單旁路磁彈傳感器、柔性磁彈傳感器和放置式磁彈傳感器,解決了套筒式磁彈傳感器安裝困難的缺點(diǎn)。5.對(duì)三種傳感器性能開展了系統(tǒng)的索力測(cè)量試驗(yàn)。單旁路磁彈傳感器由于本身感應(yīng)信號(hào)幅值已滿足采集卡的要求,因此其測(cè)量系統(tǒng)不包括前置放大電路。通過試驗(yàn)闡明了隨機(jī)信號(hào)來(lái)源以及合理的濾波方式,使積分信號(hào)能在長(zhǎng)時(shí)間采集過程中保持穩(wěn)定。引入了新物理量(Bx實(shí)部)表征應(yīng)力,通過研制的放置式傳感器實(shí)現(xiàn)了索力測(cè)量,結(jié)果線性度較高。試驗(yàn)結(jié)果表明,柔性磁彈傳感器不僅解決了傳統(tǒng)磁彈傳感器的安裝問題,其絕對(duì)靈敏度也最高。
【關(guān)鍵詞】：應(yīng)力測(cè)量 磁彈效應(yīng) 可重構(gòu)傳感器 索力測(cè)量系統(tǒng) Bx
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP212;TH823
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1 課題的研究背景及意義9-10
• 1.2 鋼索索力測(cè)量的研究進(jìn)展和現(xiàn)狀10-12
• 1.3 磁彈法測(cè)量索力的研究進(jìn)展和現(xiàn)狀12-15
• 1.3.1 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展12-14
• 1.3.2 目前存在的主要問題14-15
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容的結(jié)構(gòu)安排15-16
• 第二章 磁彈法測(cè)量索力的理論基礎(chǔ)16-26
• 2.1 引言16
• 2.2 鋼索及其工況16-18
• 2.3 鋼索力磁效應(yīng)的電磁場(chǎng)理論基礎(chǔ)18-24
• 2.3.1 物質(zhì)的磁性18-19
• 2.3.2 鋼索的鐵磁特性19-21
• 2.3.3 磁彈效應(yīng)21-24
• 2.4 磁彈索力測(cè)量法的數(shù)學(xué)模型24-25
• 2.5 本章小結(jié)25-26
• 第三章 套筒式磁彈索力傳感器優(yōu)化研究26-36
• 3.1 引言26
• 3.2 套筒式磁彈傳感器工作點(diǎn)優(yōu)化26-28
• 3.2.1 磁化工作點(diǎn)選取26-27
• 3.2.2 激勵(lì)電壓波形27-28
• 3.3 套筒式磁彈索力傳感器仿真28-33
• 3.4 套筒式磁彈索力傳感器試驗(yàn)研究33-35
• 3.5 本章小結(jié)35-36
• 第四章 可重構(gòu)磁彈索力傳感器及測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)36-50
• 4.1 磁彈索力測(cè)量系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)36
• 4.2 可重構(gòu)磁彈傳感器設(shè)計(jì)36-42
• 4.2.1 單旁路磁彈傳感器36-39
• 4.2.2 柔性磁彈傳感器39-41
• 4.2.3 放置式磁彈傳感器41-42
• 4.3 激勵(lì)模塊42-44
• 4.4 信號(hào)調(diào)理模塊44-45
• 4.5 數(shù)據(jù)采集及處理45-49
• 4.5.1 數(shù)據(jù)采集模塊46
• 4.5.2 數(shù)據(jù)處理46-49
• 4.6 本章小節(jié)49-50
• 第五章 鋼索應(yīng)力的磁彈法測(cè)試實(shí)驗(yàn)研究50-62
• 5.1 單旁路磁彈傳感器的優(yōu)化試驗(yàn)研究50-55
• 5.1.1 試驗(yàn)平臺(tái)及方案50-51
• 5.1.2 索力測(cè)量試驗(yàn)51-55
• 5.2 柔性磁彈傳感器應(yīng)力評(píng)價(jià)試驗(yàn)研究55-57
• 5.2.1 傳感器測(cè)試55-56
• 5.2.2 索力測(cè)量試驗(yàn)56-57
• 5.3 放置式磁彈傳感器應(yīng)力評(píng)價(jià)試驗(yàn)研究57-61
• 5.3.1 傳感器測(cè)試57-58
• 5.3.2 索力測(cè)量試驗(yàn)58-61
• 5.5 本章小節(jié)61-62
• 第六章 結(jié)論與展望62-64
• 6.1 全文總結(jié)62
• 6.2 工作展望62-64
• 參考文獻(xiàn)64-68
• 致謝68-69
• 發(fā)表論文情況說(shuō)明69-70

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條

1 徐赤;卜琰;齊國(guó)華;包永強(qiáng);張開遜;;一種基于磁彈效應(yīng)的索力傳感器研制及應(yīng)用[J];控制工程;2011年S1期

2 唐德東;黃尚廉;陳偉民;;磁彈效應(yīng)索力傳感器的溫度影響機(jī)理及補(bǔ)償技術(shù)研究[J];儀器儀表學(xué)報(bào);2007年08期

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4 唐德東;黃尚廉;姜建山;陳偉民;;基于磁彈效應(yīng)的溫度補(bǔ)償型單旁路勵(lì)磁索力傳感器研究[J];傳感技術(shù)學(xué)報(bào);2007年06期

5 ;[J];;年期

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1 柳權(quán);基于磁彈效應(yīng)的鋼纜索應(yīng)力測(cè)量方法研究[D];南昌航空大學(xué);2015年

2 徐瑤;基于磁彈效應(yīng)的應(yīng)力檢測(cè)方法研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

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本文編號(hào)：315491